PCB製造における3Dプリント技術の応用 - Nano Dimension CEOへのインタビュー

出典: エレクトロニック・タイムズ

最近、ダン・フェインバーグとノーラン・ジョンソンは Nano Dimension の CEO であるアミット・ドロールにインタビューし、Nano Dimension の最新の開発状況と、多品種少量生産および現地での高速基板製造に重点を置いた同社の現在の開発重点について紹介しました。

ノーラン・ジョンソン：アミットさん、Nano Dimension は最近とても忙しいですね。まずは、過去 90 日間に御社が発表したニュースと Nano Dimension の開発動向についてお話しいただけますか。

アミット・ドロール：ご存知のとおり、私たちは長年にわたり、この破壊的な技術である 3D プリントを市場に投入する製品を発売するために懸命に取り組んできました。 DragonFly プリンターを市場に投入してから 1 年半が経ち、多くのフィードバックをいただいております。ニュースのほとんどは、Nano Dimension デバイスを採用しているエレクトロニクス市場のさまざまな分野やセグメントに関するもので、その他のニュースは、米国や日本を含む新しい地域への当社の成功した進出に関するものです。

Nano Dimension のもう 1 つのトレンドは、(場合によってはパートナーや顧客と協力して) 新しいタイプのアプリケーションを開発することです。初期の段階では、3D プリントは主に PCB サンプルの製造に使用されていましたが、この技術の継続的な開発により、より多くのケースに適用されるようになりました。これらは、3D プリントによって実現できるさまざまな電子製品技術または独自のアプリケーションであると考えています。

当社独自の技術により、3D プリントされた RF アンテナとコンデンサを PCB の側面に簡単に取り付けることができます。また、長年の日本の顧客である大手電子機器メーカーが東京で 3D プリントアプリケーションを共有してくれたのは素晴らしいことでした。これは、機器の最先端技術と、この新しい技術を採用する顧客の準備と意欲を示すものでした。

ダン・フェインバーグ: あなたが販売した機器を再度購入した企業はありましたか?
ドロール：はい。 TTM Technologies は 3 台の DragonFly Pro システムを購入し、2 年間にわたってプロトタイプのテストに携わってきました。

フェインバーグ氏：これは本当に重要なことです。なぜなら、これらのデバイスが今では日常の生産に統合されているからです。デバイスが 1 台しかなかったときは、デバイスを試していたかもしれませんが、再度購入すると、うまく機能していることが証明されます。

私がこの質問をする理由の 1 つは、私の LinkedIn アカウントに中国の PCB メーカーから 1 日に何百ものリクエストが届き、彼らはいつも私に回路基板を必要としているメーカーを推薦できるかと尋ねてくるからです。そこで私はこう尋ねます。「回路を 3D プリントできますか? もしできるなら、どんな種類のプリンターを使っていますか?」回路の購入に興味があるかどうかは伝えませんが、たいていはこう返答します。「3D プリンターを使わなくても、半日でもすぐにサンプルを作ることができます」。私はこう答えます。「私が興味を持っているのはこれだけですが、スピードのためではなく、他にも多くの理由があります」。

最近、中国の PCB メーカーが 3D プリンティングに興味を持ち、研究を行っていると聞きました。私にとって、3D プリントは単なるサンプル作成の方法ではなく、標準的なプロセスとはまったく異なるまったく新しい方法で製品を製造する方法であるため、この質問をします。

また、消耗品の売上はどうなっていますか? これは、テクノロジーが広く使用され始めているかどうかを示す重要な指標です。

ドロール氏：当社は四半期ごとにデータを報告する公開企業であり、ディスプレイデバイスのインストールベースは拡大しているため、売上データも四半期ごとに増加しています。販売データから判断すると、複数のシステムを購入している顧客もいます。ほとんどの顧客は2つのタイプに分かれています。1つはPCBサンプル生産です。その用途は、顧客とPCB工場の距離、または工場とのやり取りの速さによって異なります。これは複雑な回路基板プロセスの不可欠な部分でもあることをご存知かもしれません。ボードが複雑になるほど、通常は製造に時間がかかり、プロトタイプの作成コストも高くなりますが、これは DragonFly システムの 1 つの用途です。

もう一方のタイプは、従来の方法では作ることがほとんど不可能な場合があり、それほど複雑でなくても作るのが難しい場合もあります。たとえば、従来の製造プロセスを使用して簡単に製造できる多層 PCB にアンテナを追加する場合は、アンテナを製造して PCB の上に組み立てるか、PCB 上にアンテナを 3D プリントすることができます。バッテリーが埋め込まれている可能性のある部分的な 3D フォームも追加する場合は、3D プリントでバッテリーモジュールをプリントの一部として印刷し、アンテナとバッテリーを組み合わせた PCB を取得できます。現在、私たちはより複雑な方向へ進み始めており、従来の製造方法の要素のみを使用し、それらを同じ印刷物に組み合わせることで、複雑さが大幅に増加しています。高度な複雑性に対応できることは、従来の製造と比較した 3D プリントの大きな利点であり、私が述べたすべてのケースにおいて、3D プリント技術は問題になりません。

フェインバーグ氏: 3D プリントはサイズを縮小しながら複雑さを解消し、追加コンポーネントではなくデバイス自体の一部にします。

ドロール氏：まさにその通りです。これは、ハリス社と共同で開発したような高度なアプリケーションについて話すときに、もう 1 つの重要な利点です。ハリス社は、より軽量で小型であることが求められる超小型衛星で使用するためにハリス社が設計した革新的な 3D プリント RF アンプに対して、スペースフロリダ社から 2 度目の投資を受けました。 Harris は Nano Dimension テクノロジーと材料を使用し、設計の柔軟性を活用して RF アンプのサイズと重量を削減する方法を見つけました。衛星は高価で、各衛星のRFアンプは数十万ドルの費用がかかります。現在、3Dプリントの実際のコストは材料費です。このような複雑なデバイスの製造では、従来の製造プロセスに必要なセットアップと作業コストと比較してコストが大幅に削減され、高度なアプリケーションを実現するための3Dプリントエレクトロニクスの典型的なケースとなっています。

さらに、複雑性が増す消費者向け製品の場合、少量生産の場合には 3D プリントによってコストを削減できます。例えば、医療機器向けのIoTデバイスは、複数の要素を組み合わせた小型のデバイスです。直径8mm、高さ3mmの小さな丸いカップ型のデバイスにコイルが巻かれていると考えてください。 3D プリントを使用すると、非常に小さなバッテリーを中央に埋め込むことができ、底部の平らな導電性領域がデバイスのアンテナとして機能します。私の説明を理解すれば、これが特定の形状を持つ小さなデバイスであることがわかるでしょう。金型製造の代わりに3Dプリントを使用できます。毎年数千台しか生産されない特定の医療機器の場合、3D プリントによって大幅なコスト削減が実現できる可能性があります。購入、統合、テストにはすべてコストがかかるため、3D プリントではこれらの手順を回避できます。

Nano Dimension DragonFly Pro システムを使用して 3D プリントされた Phytec Voice Array PCB

フェインバーグ：先ほど、貴社は上場企業だとおっしゃいましたが、ところで、1年半前、私も株主だと言いましたが、今もそうです。上場企業に対して慎重になるというお話は私も同じですので、よくわかります。数か月前に貴社は追加の資金が必要であると発表しましたが、すでにその資金は調達されていると思います。すべての企業には損益分岐点があります。あなたの会社は成長するにつれて、損益分岐点に近づいていますか?

ドロール氏：当社は開発とマーケティングに重点を置いています。当社の技術は市場に受け入れられている製品に成熟して適用されており、新しい市場を開拓しています。同時に、機器の価格（顧客あたり数十万ドル）が 1 人で決定するには投資額が大きすぎるため、顧客の採用に時間がかかり、成長を達成するのに時間がかかります。当社は、お客様がプロトタイプから生産に移行できるように取り組んでいますが、現段階では、それがいつ実現するかを判断するのは困難です。「適切な時期が来れば、お客様は移行を行い、当社はお客様が 1 台ではなく 2 台、10 台、または 20 台のシステムを購入できるようにします。」これはサンプル生産から量産へと技術が移行する転換点です。

Feinberg: つまり、サンプル生産の増加と改善がデバイスの開発と生産を促進できるということですね。たとえば、デバイスの歩留まりが向上しているのでしょうか?

ドロール：はい。まだ大量生産とは言えず、多品種少量生産に近い状況です。 3D プリント分野での積層造形について考えてみると、機械製造においてさまざまな種類の材料を扱う場合、他のほとんどの企業は通常、材料の重量またはコストでそれを測定します。当社の顧客はエレクトロニクス業界全体に及び、そのアプリケーションは範囲ではなく複雑さによって評価されます。一方の PCB が大型 (6 インチ x 6 インチ) の標準両面 PCB で、もう一方の PCB が複数の複雑なビアを備えた 0.5 インチ x 0.5 インチの 8 層ボードである場合、小さい方のボードの方が複雑になり、製造コストが高くなります。

それが私たちの目標です。 Nano Dimension は戦略的な顧客との連携に重点を置いています。当社には、アプリケーション開発に優れた研究機関、サンプル生産に関心を持つ米国のさまざまな防衛機関、フォーチュン 500 の PCB メーカーやその他の大企業など、さまざまなタイプの顧客とパートナーがいます。当社は、大量生産アプリケーションの実現に関心のある企業を戦略的パートナーとして選別し、検討します。当社には、お客様と協力してこの移行を実現し、生産に一歩近づくためのアプリケーションエンジニアがいます。

過去数か月間に私たちが行った機能強化を見れば、3D プリントによって実現できる興味深いアプリケーションが数多くあることがわかります。重要なのは、投資収益をもたらす、信頼性が高く、テスト済みでベンチマークされたアプリケーションを顧客に提供することです。当社の重点は、多品種少量生産の 3D 積層プリントエレクトロニクスに移っています。

Feinberg: DragonFly は主力製品です。これ以外にも製品を開発していますか?

Dror: はい、DragonFly 製品ラインに関する新しい発表がいくつかあります。ただし、現時点では詳細をお伝えすることはできませんので、しばらくお待ちください。

ファインバーグ氏：金融の面では、現在、世界は貿易戦争の真っ只中にあります。アメリカ、中国、さらにはメキシコの間でも多くの関税が追加されました。それはあなたに何らかの影響を及ぼしましたか?

ドロール氏：関税は今のところ私たちに何の影響も与えていません。念のため言っておきますが、私たちはイスラエルの会社ですが、もっと重要なのは、私たちがやっていることは人々が製品を作るためのツールを提供することです。私たちは、Dell や Microsoft のように、世界中にツールを提供するツール提供会社であると言えます。 Nano Dimension も同様に、設計したいものを何でも 3D プリントできるツールである 3D プリンターを提供する会社であると考えています。当社は影響を受けておらず、今後も影響を受けないことを望みます。

フェインバーグ氏：ナノディメンションは成長を続けており、損益分岐点に近づいています。詳細を明かすことに消極的だというのは理解できます。それで、投資家の皆さんにお聞きしたいのですが、こんなに多くの良い発表があるのに、御社の株が現状のままであることに驚いています。御社の株を保有している者として、説明を聞きたいのですが。

ドロール氏：ナノディメンション社の技術は顧客からも一般からも大きな関心を集めていますが、運用コストに関する問題もあります。一方で、革新的な技術を持つスタートアップ企業と言えますが、他方では、製造、販売、ナノ材料、ソフトウェア、設備など、さまざまな問題に対処する必要があり、すべてのチェーンに資金が必要です。同社はまだ市場を構築している最中で、収益が損益分岐点に達するまで、株価に影響が出ると思われます。Nano Dimension は継続的な成長に注力しており、それが達成されれば、株主の信頼と株価がそれを反映すると思います。

フェインバーグ: 読者に伝えたい主なポイントは、Nano Dimension が 3D プリントを回路基板製造業界の重要な部分に導入しているだけでなく、人々がまだ気づいていない多くのことを変え続けているということです。つまり、3D プリントは単に回路基板を素早く製造する方法であるだけでなく、回路基板をデバイスの構造の一部として使用できるということです。 5G デバイスが登場すると、このタイプの PCB はより多くの機能を提供でき、デバイス設計にさらに多くのコンポーネントを追加し、モノのインターネットやウェアラブルデバイスの一部となるでしょう。

Dror: これは、実際のセンサー、アンテナ、そしてもちろん多層 PCB を含む、より大きなエコシステムの一部です。 3D プリントは、製造方法の能力を可能にし、強化するトランスフォーマーでもあります。分散型製造や消費者向け製品のカスタマイズをサポートするインダストリー 4.0 を実現する方法の 1 つとして使用できます。これらすべてが起こっており、さまざまな要素とテクノロジー、さらに人工知能、インダストリー4.0、製造工場の開発が必要であり、これらすべてが付加製造の必要性を反映しています。

特定の研究機関に限定されるのではなく、より大きなエコシステムが存在するという点には同意します。 5G時代では、あらゆるものがつながり、あらゆるものがカスタマイズ可能になります。消費者向け製品だけでなく、今後は3Dプリントの用途がますます増えていくでしょう。変革の一部として付加製造を含めずに、すべての革新的な変化を達成することは困難です。

フェインバーグ氏：5G ではより高い周波数が必要であり、普及率を高めるには追加の送信電力が必要になる可能性があります。今後の 5G アプリケーションは音声通信の要件をはるかに超えるものになるでしょう。回路製造の発展に対する 3D の影響をどのように見ていますか? 5G が 3D プリントの需要や利点に与える影響についてどのようにお考えですか?

ドロール氏：影響は甚大です。その理由はデジタル化です。過去 5 年間に何が起こったかを振り返り、今後 5 年間で接続される新しいデバイスの数に関して何を期待できるかを考えると、接続されるデバイスの数は増え続けるでしょう。この既存の傾向と、消費者向け製品がよりカスタマイズされるようになり、人々が製品をよりパーソナライズしてより早く入手できるようにしたいと考えているという事実を組み合わせます。

新製品が数多く登場し、特にカスタマイズの割合が増加するにつれて、小規模なバッチが大規模生産に取って代わる傾向にあります。すべての新製品が、毎年何百万台も必要となる次世代の iPhone になるわけではありません。多くのお客様は何千もの製品を生産する必要があり、それらを迅速に生産する必要があります。接続されたデバイス用の高速ボードの需要と数量保証の必要性が大幅に増加すると思いますが、これはこの積層造形ソリューションを採用する良い機会です。当社は、新たなアプリケーションの開発を続け、製品の改善と成熟を進めていく中で、3D プリントエレクトロニクスの分野でリーダーシップを維持し続けることができると考えています。

フェインバーグ氏：私は最近、カリフォルニア州サンタクララで開催された AWE ショーに参加しましたが、以前から拡張現実、仮想現実、複合現実 (現在では単に拡張現実 (XR) と呼んでいます) に注目してきました。多くのヘルメット機器メーカーと話をしたところ、ヘルメットはもはや大きくてかさばり、不快なものではなく、メガネよりもわずかに力が必要なだけだということがわかりました。聴覚、視覚、3D ビジョン、視線追跡などはすべて軽量ヘルメットデバイスに組み込まれています。私にとって、これらのデバイスを製造するための理想的な技術は 3D プリントです。そのようなアプリケーションを検討したことがありますか?

ドロール氏：テクノロジーの観点から言えば、さまざまな電子機器を組み込んだスマート吸入器や、特別な人の聴覚を助けるヘッドフォンなどの医療機器と同じカテゴリーに分類します。この分野の先駆者として、私たちは関連知識を業界に普及させる責任もあります。これは時間のかかる仕事です。3Dプリントされた電子製品はすでに登場しており、積層造形技術が徐々に従来の技術に取って代わるにつれて、世界はますます良くなっていきます。

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